JP5084403B2 - 分子ポンプ - Google Patents

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Description

本発明は高速回転をするロータを有して分子流領域で作動する分子ポンプ、特にロータとステータの少なくとも一方にねじ溝を有するねじ溝ポンプ及び又はターボ分子ポンプ 部とねじ溝ポンプ部とからなる複合分子ポンプの分子ポンプに関する。
ねじ溝ポンプは、ロータとステータとが円筒状又は円錐状の表面を有して、これら表面間に微小の間隙を介して互いに対向すると共に、これら表面の少なくとも一方にねじ溝を刻設して形成されている。
これらねじ溝ポンプのロータ及びステータは、多くの場合、アルミ合金からなっている。
このようなアルミ合金製のねじ溝ポンプを有する複合分子ポンプでは、プロセスガス（排気を行なう対象のガス）がロータやステータに凝着・堆積するのを避けるために、これらロータやステータの表面に１乃至５０ミクロンの厚さのニッケル・すず合金膜を形成した例がある（特許文献１参照。）。
又、ターボ分子ポンプのロータ及びステータの動翼及び静翼にＳｉＯ２系又はＡｌ２Ｏ３系のセラミックコーティングを施して、該ターボ分子ポンプのベーキング処理時に動翼・静翼間の熱伝達が促進されるようにした例が知られている（特許文献２参照。）。
特開平９−３０３２８９号公報 特許第３６７２６３０号公報
ねじ溝ポンプのポンプ効率を向上する方法として、従来はロータ及びステータの対向する面を平滑面にすると共に、両平面間の間隙をできるだけ小さくしてポンプ効率の向上を図っていた。
しかし、ロータとステータの対向する面間の間隙を小さくすることは設計技術上及び製造技術上に多くの困難があり、又、前記間隙を小さくした場合にはプロセスガスの凝着・堆積の影響を受け易くなり、ロータとステータとが擦れ合う危険性が増えるという問題があった。
本発明はこれらの問題点を解消し、ねじ溝ポンプのロータとステータの対向する面間の間隙を小さくしなくても高いポンプ効率が得られるようなねじ溝ポンプ又は複合分子ポンプの分子ポンプを提供することを目的とする。
本発明は上記の目的を達成すべく、ねじ溝ポンプのロータの表面及び該ロータ表面と対向するステータの表面の少なくとも一方の表面に微細な凹凸を有する粗表面を形成し、該粗表面の微細な凹凸は高さを０．０１乃至０．１ミリメートルに形成し、該粗表面はセラミックスメッキによって形成されたことを特徴とする。
本発明によれば、ねじ溝ポンプにおいて、ロータとステータの対向する両表面間の間隙を従来よりも狭めることなしに、従来よりも高いポンプ効率が得られる効果を有している。
本発明を実施するための最良の形態の実施例を以下に示す。
図１に本実施例の複合分子ポンプ１の縦断面図を示す。
複合分子ポンプ１は上部のターボ分子ポンプ部２と下部のねじ溝ポンプ部３とからなる。
ねじ溝ポンプ部のロータ３ａはアルミ合金製で円柱状に形成されている。
ねじ溝ポンプ部のステータ３ｂは円筒状で、該ステータ３ｂの内周に前記ロータ３ａが軸支されている。
前記ロータ３ａの外周部にはねじ溝３ｃが刻設されていて、ロータ３ａが高速回転をすることにより、該ねじ溝３ｃ内の流体の分子が排気口１ｂの方に送り出される。
尚、１ａは複合分子ポンプ１の吸気口であり、１ｃは駆動用モータである。
前記ステータ３ｂの内周面と前記ロータ３ａの外周面との間の間隙は０．２乃至０．３ミリメートルで、従来のものの間隙と同等に形成されている。
又、前記ロータ３ａの外周表面は０．０１乃至０．１ミリメートルの高さの微細な凹凸３ａ１を有する粗表面に形成されている。
この凹凸３ａ１は、セラミックスの微細な粉末をロータ３ａの表面にブラストすることにより形成されており、このセラミックスの粉末は例えばアルミナ等の粒径が１０乃至１００ミクロンの不定形セラミックス粒子からなる。
このセラミックス粒子が前記ロータ３ａの外周面に部分的な掘り込みを行なって、微細な凹凸３ａ１が形成されるようにした。
図２に前記ロータ３ａの一部横断面を示す。
次に本実施例の複合分子ポンプ１の作用及びその効果について説明する。
駆動用モータ１ｃを高速で回動すると、吸気口１ａより吸気された作動流体はターボ分子ポンプ部２及びねじ溝ポンプ部３を経て、排気口１ｂより排気される。
ねじ溝ポンプ部３では、ロータ３ａの高速回転に伴い、ねじ溝３ｃ内の流体分子が排気口１ｂ側に送られるが、ロータ３ａとステータ３ｂとの間には０．２乃至０．３ミリメートルの間隙が存している。
従来のねじ溝ポンプでは、このロータとステータ間の間隙を通って作動流体が逆流をし、これがねじ溝ポンプのポンプ効率を低下させる要因となっていた。
しかし本発明のねじ溝ポンプ部３では、ロータ３ａの表面にある多数の微細な凹凸が前記作動流体の逆流の抵抗となるので、該逆流量の減少により高いポンプ効率が得られる効果をもたらす。
尚、本実施例ではねじ溝ポンプ部３のアルミ合金製のロータ３ａの表面に微細な凹凸３ａ１を形成するとしたが、これはロータ３ａの表面にセラミックスメッキを施して凹凸を有するセラミックス粒子層を形成してもよく、又は機械加工やエッチングによってロータ３ａの表面に微細な凹凸を形成してもよい。
又、ロータ３ａの代りにステータ３ｂの表面に前記微細な凹凸を形成するようにしてもよい。
本発明は真空排気を行なうためのねじ溝ポンプ及びねじ溝ポンプ部を有する複合分子ポンプに利用される。
本発明を利用した複合分子ポンプの縦断面図ある。 前記複合分子ポンプのロータの一部横断面図である。
符号の説明
１ 分子ポンプ（複合分子ポンプ）
３ ねじ溝ポンプ（ねじ溝ポンプ部）
３ａ ロータ
３ａ１ 凹凸
３ｂ ステータ

Claims (1)

  1. ねじ溝ポンプのロータの表面及び該ロータ表面と対向するステータの表面の少なくとも一方の表面に微細な凹凸を有する粗表面を形成し、該粗表面の微細な凹凸は高さを０．０１乃至０．１ミリメートルに形成し、該粗表面はセラミックスメッキによって形成されたことを特徴とする分子ポンプ。
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